Óvissaúrvinnsla fyrir mælingar á rásnetshlutverkavendingu

1. Inngangur

Röðunareldarhraðamælir, sem óorðnandi mælitæki í rafmagnakerfum, hafa ákveðinn áhrif á nákvæmni mælinga, sem er tengd öruggu og skilvirkri stjórnun rafmagnakerfa. En í raun geta eiginleikar eldmagnastofna, umhverfisþættir og takmarkanir mælingaraðferða valdið óvissu í mælingum. Þessi óvissa hefur ekki einungis áhrif á réttleika gagna en misleiðir einnig skipulag, stjórnun og verndarmeðferð rafmagnakerfa. Þannig er djúpinlegt rannsókn á aðferðum til að meta óvissu við staðfestingar- og mælingarniðurstöður röðunareldarhraðamæla mikilvæg fyrir að bæta nákvæmni mælinga í rafmagnakerfum.

Þetta rannsókn ætti að samantektilega greina þætti sem hafa áhrif á mælingaróvissu röðunareldarhraðamæla, eins og hitadreifingu, aldursbreytingar og stórbrúðurfald hluta, og breytingar á hiti, fukt og raufeldi í mælingarumhverfi. Þurfti er að finna vísindalegar og ræðræktarlegar aðferðir til að meta óvissu. Með því að smíða stærðfræðilaga líkön samanbundið við tölfræðilegar reglu og metrólogíu, mun rannsóknin víðfeðmt metja mælingaróvissu röðunareldarhraðamæla undir mismunandi aðstæður, sem gefur efnilegan grunn og teknilega stuðning fyrir að setja fram nákvæmari staðfestingarreglur og bæta gæði röðunareldarhraðamæla.

2. Rannsókn til að meta óvissu mælingarniðurstöðna
2.1 Rannsóknarhlutur

Til að meta óvissu röðunareldarhraðamæla er valin nákvæmur spenna með nákvæmni á 0,001 prósent, sem dekkir mælingaromfang frá 1–1000 V. Röðunareldarhraðamælinu sem á að staðfesta er höfundin fyrir tilfelli með upprunalegri spennu á 10 kV–50 kV og sekundspennu á 100 V, með nákvæmni á 0,02 prósent. Bygging röðunareldarhraðamælisins er sýnd í Mynd 1.

Rannsóknarumhverfið er stillt á fast hita af 20 ± 2 °C, með fylgni fukts neðri en 60%, til að draga úr mögulegum umhverfisáhrifum á mælingarniðurstöður.

2.2 Staðfesting- og mælingaraðferð fyrir röðunareldarhraðamæli

Á meðan röðunareldarhraðamæli eru staðfest, er nauðsynlegt að nota vísindalegar aðferðir til að meta óvissu til að tryggja nákvæmni mælinga. Með notkun röðunareldarhraðamælisins sem sýnt er í Mynd 1 sem staðalhlut, er valin bandverksaðferð. Þetta leyfir að samræma mælitækið og staðalhlutinn eins og sýnt er í Mynd 2.

Síðan les hágæða talnabókasniðað mælingarkerfi beint og reiknar villuna röðunareldarhraðamælisins sem er á móti. Staðalhluturinn er DHBV - 110/0.02, sem hefur fyrirmyndarlega nákvæmni sem bætir staðfestingar. Fyrir röðunareldarhraðamælinu sem er á móti, eru settar spennupunktar á 0,5%, 2%, 10%, 50% og 110% til að dekka virkni hans. Þrátt fyrir að hæsta leyfileg villugildi fyrir þessa punkta sé sama í fulla- og ljótlasta, geta hitadreifing og aldursbreytingar eldmagnastofna valdið mikilvægum mun á öryggi yfir aðstæður. Þannig er nauðsynlegt að meta öryggi hverrar punktur sérstaklega til að hafa stjórn á óvissu staðfestingarniðurstöðna, sem uppfyllir strikt kröfur rafkerfa fyrir hágæða mælingar.

3. Stærðfræðilagt líkan

Í rannsókn til að meta óvissu staðfestingar- og mælingarniðurstöðna röðunareldarhraðamæla, er oft nákvæmni hlutarins metin með margþættum, eins og nákvæmni og fasahlið. Þessi tveir mælarar birta mun á stærð og fasahlið milli mælingar- og raunverulegs gildis. Þannig geta verið smíðuð sjálfstæð stærðfræðilög líkön til að lýsa þessum óvissu. Fyrir nákvæmni Y, má nota línulegt samband, sem er skilgreint sem:

Þar sem β₀ og β₁ eru líkönsgildi; X er inntakssignali röðunareldarhraðamælis; ε er slembigildi. Fyrir fasahlið φ, má lýsa því með hornafallslíkani sem

Þar sem α táknar fast fasahlið; θ(X) er fasafall sem breytist eftir inntakssignal. Til frekar dýpri greiningar má innleiða ólínlínu lið eða margliðanálganir til að bæta nákvæmni líkansins. Smíðun þessara stærðfræðilaga líkana veitir öruggan grunn og kvantitatísk tól fyrir víðfeðm og samantektilegt metið á óvissu mælingarniðurstöðna.

4. Niðurstöður rannsóknar á óvissu

Við staðfestingu röðunareldarhraðamæla, eru settar margar spennupunktur til að meta óvissu. Spennupunktarnir á 0,5%, 2%, 10%, 50% og 110% eru valdir og mælt með bandverksaðferð. Meðaltal mun á stærð og fasahlið er tekið og reiknað sem viðmiðunargildi við tilteknum spennupunktum, til að nákvæmlega meta óvissu röðunareldarhraðamælisins sem er á móti.

4.1 Einkvæmt A óvissa

Einkvæmt A óvissa lýsir dreifingu á niðurstöðum við endurtaka mælingar á sama hlut. Reikniformula hans er:

Þar sem n er fjöldi mælinga; xi er i-ta mæling; x̄ er meðaltal mælinga.

Fyrir spennupunktana á 0,5%, 2%, 10%, 50% og 110%, eru niðurstöður einkvæmr A óvissu sýndar í Tafla 1.

Samkvæmt Tafla 1, sem spennupunktur stækkar, stækka einkvæmr A óvissa bæði fyrir mun á stærð og fasahlið. Þetta er vegna þess að á lægri spennustigi er röðunareldarhraðamæli stöðugari, sem valdar minni dreifingu á mælingarniðurstöðum. En á hærri spennustigi er röðunareldarhraðamæli áhrif á fleiri þætti, sem valdar stærri dreifingu á mælingarniðurstöðum.

4.2 Einkvæmt B óvissa

Eftir JJF 1059.1—2022 Metið og orðlag óvissu mælinga, kemur einkvæmt B óvissa frá röklegu ályktunum við vitaðar upplýsingar til að meti staðalfrávik. Þessar upplýsingar gætu verið tengdar tilverkunarupplýsingum hjálpartækja, gögnum viðtekinnar kalibreringsaðferðar eða tölfræðilegri greiningu á sögu mælingargagna. Kjarna einkvæmr B óvissu er að skilgreina mögulega breytunarommal mælingar gildis byggt á reynslu eða starfskunnáttri, með hæfu sem hálftar breytunarommal.

Síðan er valin viðeigandi dekkunarfaktor k til að kvantifera eftir líkindadreifingar eiginleikum og beygðu trausti. Venjulega, ef mælingargildi eru jafnt dreift innan forritaðs bil (hvert gildi hefur jafnt líkurnar), er notuð jafnt dreift líkan, og k getur verið nálgun á √3 til að tryggja nákvæmni og nákvæmni. Reikniformula fyrir einkvæmt B óvissa er

Þar sem a er hæfa breytunarommal mælingar.

Fyrir spennupunktana á 0,5%, 2%, 10%, 50% og 110%, eru niðurstöður einkvæmr B óvissu sýndar í Tafla 2.

Samkvæmt Tafla 2, á mismunandi spennupunktum, hvort sem fyrir mun á stærð eða fasahlið, stækka óvissa með stigandi spennustigi. Samanborðað við einkvæmr A óvissu, fer einkvæmr B óvissa meira á við nákvæmni og fullnægjanleika vitaðra upplýsinga, sem birtir áforða metið á mun röðunareldarhraðamælisins sem er á móti. Þannig, í praktísku notkun, er almennt athugað einkvæmr A og B óvissu til að fá víðfeðm og nákvæm mynd af nákvæmni og öruggu mælingarniðurstöðna.

4.3 Einkvæmt samsett staðalóvissu

Við að meta samsett staðalóvissu, ef staðfestingar- og mælingarniðurstöður hverrar röðunareldarhraðamælis eru óháðar og ósamþætt (þ.e. samþættaföll þeirra eru allir 0), fylgja óvissu reglum línulegrar samsetningar. Á þessu grundvelli, getur einkvæmt samsett staðalóvissu verið skilgreint með eftirfarandi formúlu

Fyrir spennupunktana á 0,5%, 2%, 10%, 50% og 110%, eru niðurstöður einkvæmr samsett staðalóvissu sýndar í Mynd 3.

Samkvæmt niðurstöðum í Mynd 3, sem spennupunktur stækkar frá 0,5% til 110%, stækka samsett staðalóvissu bæði fyrir mun á stærð og fasahlið stöðugt. Sérstaklega, stækka óvissa mun á stærð frá 0,008% til 0,085% (þ.e. tísfaldi), og óvissa fasahlið frá 0,05° til 0,35° (þ.e. sjöfaldi). Þessi trentur bendir á að hærra spennur valda röðunareldarhraðamælim viðkomandi áhrifi ytri störfar, sem stækka mælingaróvissu. En engin óvenjuleg breyting á gildum gerist, sem bendir á að metið fer fram öruggt og stöðugt.

5. Ályktun

Í rannsókninni á aðferðum til að meta óvissu við staðfestingar- og mælingarniðurstöður röðunareldarhraðamæla, eru greindir mörg þætti sem hafa áhrif á nákvæmni mælinga, og rannsakaðar vísindalegar og ræðræktarlegar aðferðir. Með stærðfræðilegri greiningu og rannsóknarstaðfestingu, bætist ekki einungis öruggi mælingarniðurstöðum röðunareldarhraðamæla en veitt er einnig öruggur trygging fyrir öruggu og skilvirkri stjórnun rafmagnakerfa.